(57)【要約】【課題】  冷却水の浄化が可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】  燃料電池スタックへの冷却水を貯留する水タンク５３の内壁面に光触媒層で構成される浄化部５３４を設ける。そして、浄化部５３４に紫外線を照射することにより、浄化部５３４に接触する冷却水を浄化する。浄化部５３４へ照射される紫外線は、車両内に配線された光ファイバー６６を介して、太陽光が導光される。【選択図】        図８
2007066645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックからの排水を回収して貯留する水タンクを有し、
該排水を前記燃料電池スタックに供給して冷却する冷却手段と、
前記排水と接触する部分に光触媒を担持する浄化部と、
前記光触媒に紫外線を含む光を照射する光照射手段と、を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記浄化部は、前記水タンクの内側面に設けられている請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記冷却手段は、前記水タンク内の水を前記燃料電池スタックに供給する供給路と、前記燃料電池スタックからの排水を前記水タンク内に回収する導水路を有し、前記浄化部は前記水タンクの内壁面に加え、前記給水路と前記導水路の少なくとも一方の内壁面に設けられている請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記光照射手段は、一端が太陽光も照射され得る外部に配置され、他端が前記浄化部に光を照射し得る位置に配置されている光ファイバからなる請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記水タンクは、前記燃料電池スタックから排出された酸化ガスを収容する排気マニホールドである請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムにかかり、より詳細には、燃料電池スタックに供給される冷却水を浄化する機能を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子電解質膜を使用した燃料電池では、電解質膜を挟んで両側に燃料室及び酸素室が存在し、燃料室における燃料ガスが燃料極を介し、或いは、酸素室における酸化ガス（主として空気中の酸素）が酸素極を介し、イオン化し、そのイオンを、電解質膜を介して取り出して電力を得ている。
【０００３】
上記酸素室からは、電力取得後、酸化ガスが排気室に排出される。また、上記酸素室への酸化ガスの流入の際、酸素室に、水タンクからの冷却水を噴射流入する。このように、酸素室に冷却水が噴射されるので、噴射された水は、酸素室を介して排気室に到達する。排気室で回収された水は、貯水タンクに回収され、燃料電池スタックの冷却水として再利用される。
【特許文献１】特開２００５−４２６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、燃料電池スタックから回収された冷却水は、燃料電池スタックによって暖められているので、暖かく、貯水タンク内の水も暖かくなる。これにより、冷却水内に菌類が発生し易くなり、発生した菌類によってノズルの目詰まりなど、冷却水の循環経路に不具合が発生するといった問題があった。  
本発明の目的は、上記事実に鑑み成されたもので、冷却水の浄化が可能な燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上のような問題を解決する本発明は、以下のような構成を有する。
【０００６】
（１）  燃料ガスと酸化ガスとの反応により発電する燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックからの排水を回収して貯留する水タンクを有し、
該排水を前記燃料電池スタックに供給して冷却する冷却手段と、
前記排水と接触する部分に光触媒を担持する浄化部と、
前記光触媒に紫外線を含む光を照射する光照射手段と、を有することを特徴とする燃料電池システム。
【０００７】
（２）  前記浄化部は、前記水タンクの内側面に設けられている上記（１）に記載の燃料電池システム。
【０００８】
（３）  前記冷却手段は、前記水タンク内の水を前記燃料電池スタックに供給する供給路と、前記燃料電池スタックからの排水を前記水タンク内に回収する導水路を有し、前記浄化部は前記水タンクの内壁面に加え、前記給水路と前記導水路の少なくとも一方の内壁面に設けられている上記（１）に記載の燃料電池システム。
【０００９】
（４）  前記光照射手段は、一端が太陽光も照射され得る外部に配置され、他端が前記浄化部に光を照射し得る位置に配置されている光ファイバからなる上記（１）から（３）のいずれかに記載の燃料電池システム。
【００１０】
（５）  前記水タンクは、前記燃料電池スタックから排出された酸化ガスを収容する排気マニホールドである上記（１）又は（２）に記載の燃料電池システム。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、燃料電池スタックの冷却に使用された排水は、回収され水タンクに貯留される。さらに水タンク内の水は冷却手段によって、燃料電池スタックへ供給され、燃料電池スタックの冷却が行われる。このような水の経路中において、水と接触する部分に光触媒を担持する浄化部を設け、これに光照射手段から紫外線を含む光を照射することで、光触媒の作用によって、浄化部に接触する水の浄化が行われる。排水を冷却水として再使用する場合には、水が汚化し易いので、特に本発明は有用である。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、浄化部を水タンクの内側面に設けることによって、より広い面積の浄化部を得ることができ、浄化効率を向上させることができる。また、水タンク内であることから、光照射手段を配置することが容易となる。  
請求項３に記載の発明によれば、水タンクに比較して流路横断面積の小さい導水路又は給水路の内壁面に浄化部を設けることで、水と浄化部との接触頻度が増加し、浄化効率が向上する。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、浄化部に照射される光を、光ファイバーにより導きくため、システムの細部に渡って光を導光することがき、任意の場所に浄化部を設けることが可能となる。また、発光のための電源を必要としないので、燃料電池システムに対する負担も軽減することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、酸化ガスを受ける排気マニホールドを、排水を受ける水タンクとしても作用させた場合には、排気マニホールドは、内壁面における水との接触面積が、他の水路にに比較して大きいため、該内壁面に浄化部を設けることで、冷却水の浄化効率を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次にこの発明の好適実施形態について説明する。この実施形態は、電気自動車に搭載される燃料電池システムである。図１は、この発明の燃料電池システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されているように、この燃料電池システム１は燃料電池スタック１００、水素貯蔵タンク１１を含む燃料供給系１０、空気供給系１２、水供給系５０、負荷系７とに大略構成される。
【００１６】
この燃料電池スタック１００の構成について説明する。燃料電池スタック１００は、燃料電池単位セル１５と燃料電池セパレータ１３とを交互に積層して構成されている。図２は、燃料電池用セパレータ１３を示す全体正面図、図３は、燃料電池セパレータ１３で構成された燃料電池スタック１００の部分断面平面図（図２におけるＡ‐Ａ断面図）、図４は、燃料電池用セパレータ１３の全体背面図である。
【００１７】
セパレータ１３は、単位セル１５の電極に接触して電流を外部に取り出すための集電部材３、４と、各集電部材３、４の周端部に外装される枠体８、９とを備えている。集電板である集電部材３、４は金属で構成されている。構成金属は、導電性と耐食性を備えた金属で、例えば、ステンレス、ニッケル合金、チタン合金等に耐蝕導電処理を施したもの等が挙げられる。
【００１８】
集電部材３は、単位セル１５の燃料極に接触し、集電部材４は酸素極に接触する。集電部材３には、プレス加工によって、突出形成された複数の凸状部３２が形成されている。  
凸状部３２は、板材の長辺とに沿って短辺方向へ向けて、等間隔で配列されている。長辺に沿って（図２における横方向）配置された凸状部３２の間に形成された溝によって、凸状部３２の間には水素流路３０１が形成され、凸状部３２の裏側に形成された溝３３によって、水素流路３０２が形成されている。この凸状部３２の頂点部分の面は、燃料極が接触する当接部３２１となっている。集電部材３が網体であるため、当接部３２１が接触する部分においても、孔３２０を介して、燃料極は燃料ガスを供給することができる。また、水素流路３０１と水素流路３０２の間も、孔３２０を介して、水素ガスが相互に流通可能となる。
【００１９】
集電部材３の両端部には、流通孔３５が形成され、セパレータ１３を積層した場合に、この流通孔３５によって水素供給路が構成される。  
集電部材４は、矩形の板材から成り、プレス加工によって、複数の凸状部４２が形成されている。凸状部４２は、板材の短辺に平行に直線状に連続して形成されており、等間隔で配置されている。凸状部４２の間には、溝が形成されて、空気が流通する空気流路４０が形成されている。この凸状部４２の頂点部分の面は、酸素極が接触する当接部４２１となっている。また、凸状部４２の裏側は溝状の中空部４１となっており、中空部４１の両端は、閉鎖されている。
【００２０】
以上のような集電部材３、４は、各凸状部３２と凸状部４２が外側となるように重ね合わされて固定される。このとき、集電部材３の裏側面３４と空気流路４０の裏側面４０３が当接した状態となり、相互に通電可能な状態となる。また、空気流路４０は、図３に示されているように、単位セル１５に重ね合わされ、溝の開口部４００を閉鎖することにより、管状の流路が構成され、空気流路４０の内壁の一部が酸素極で構成される。この空気流路４０から、単位セル１５の酸素極に酸素と水が供給される。酸素極に供給される酸素は、空気流路４０を通過する空気中に含有される酸素である。
【００２１】
空気流路４０の一端側開口部は、空気と水が流入する導入口４３となり、他端の開口部は、空気と水が流出する導出口４４となっている。この導入口４３から導出口４４までの空気流路４０及びその集合体が、固体高分子電解質膜に酸素を供給する酸素室（酸化ガス室）として機能する。  
また、中空部４１の一端側開口部は、空気と水が流入する流入開放口４５となり、他端の開口部は、空気と水が流出する流出開放口４６となっている。以上のような構成において、空気流路４０と中空部４１は、交互に平行に配置され、相互に側壁４７を挟んで隣接した構成となっている。
【００２２】
集電部材３、４には、枠体８、９がそれぞれ重ねられる。図２に示されているように、集電部材３に重ねられる枠体８は、集電部材３と同じ大きさに構成され、中央には、凸状部３２を収納する窓８１が形成されている。また、両端部近傍には、集電部材３の流通孔３５に合致する位置に孔８３が形成されており、この孔８３と窓８１との間には、集電部材３に接触する側の平面に凹部が形成され、水素流通経路８４が設けられている。また、集電部材３に接触する面に対して、反対側の平面には、輪郭が窓８１に沿って形成された凹部が形成され、単位セル１５が収納される収納部８２が設けられている。この収納部８２に収納された単位セル１５の燃料極表面と、水素流路３０１、３０２と、窓８１とによって、燃料室３０が画成される。このように、燃料室は、燃料極に隣接して設けられ、酸素室は酸素極に隣接して設けられている。
【００２３】
集電部材４に重ねられる枠体９は、枠体８と同じ大きさに構成され、中央には、凸状部４２を収納する窓９１が形成されている。また、両端部近傍には、枠体８の孔８３に合致する位置に孔９３が形成されている。枠体８の集電部材４が重ねられる側の面には、枠体８の対向する一対の長辺に沿って溝が形成され、枠体８、９を重ねることによって、空気流通路９４、９５が構成される構造となっている。空気流通路９４の一端は、枠体８の長辺側の端面に形成された単位開口９４１に接続され、他端は空気流路４０の導入口４３に接続されている。
【００２４】
上流側の空気流通路９４は、単位開口９４１側から空気流路４０側へ向けて横断面積が漸減するように、端部内壁がテーパー面９４２となっており、後述する空気マニホールド５４から噴射される霧状水の取り入れを容易としている。一方、下流側の空気流通路９５の一端は、空気流路４０の導出口４４に接続され、他端は、枠体８の長辺側端面に形成された開口９５１に接続されている。空気流通路９５は、開口９５１側から空気流路４０側へ向けて横断面積が漸減するように、端部内壁がテーパー面９５２となっている。燃料電池スタック１００が傾いた際にも、このテーパー面９５２によって、水の排出が維持される。また、枠体９の、集電部材４に接触する面に対して、反対側の平面には、輪郭が窓９１に沿って形成された凹部が形成され、単位セル１５が収納される収納部９２が設けられている。上記単位開口９４１の集合体によって、燃料電池スタック１００の上面には、矩形状の開口９４０が形成され、この開口９４０に、空気マニホールド５４から空気が流入する。
【００２５】
図５は単位セル１５の拡大断面図である。単位セル１５は、固体高分子電解質膜１５ａと、該固体高分子電解質膜1５ａの両側面にそれぞれ重ねられた酸化剤極である酸素極１５ｂと燃料極１５ｃとを備えていて、固体高分子電解質膜１５ａは、酸素極１５ｂと燃料極１５ｃとで挟持されている。固体高分子電解質膜1５ａは、収納部８２、９２に合致した大きさに形成され、酸素極１５ｂと燃料極１５ｃは、窓９１、８１に合致した大きさに形成されている。単位セル１５の厚さは、枠体８、９や集電部材３、４の厚さに比べると極めて薄いので、図面では、一体の部材として表示している。
【００２６】
空気流路４０の内壁には、親水性処理が施されている。内壁表面と水の接触角が４０°以下、好ましくは３０°以下となるように表面処理が施されているとよい。処理方法としては、親水処理剤を、表面に塗布する方法が取られる。塗布される処理剤としては、ポリアクリルアミド、ポリウレタン系樹脂、酸化チタン（Ｔｉ Ｏ2）等が挙げられる。
【００２７】
以上のように構成された枠体８、９によって集電部材３、４を保持してセパレータ１３が構成され、セパレータ１３と単位セル１５を交互に積層して、燃料電池スタック１００が構成される。図６は燃料電池スタック１００の部分平面図である。燃料電池スタック１００の上面には、多数の導入口４３が開口し、この導入口４３に、後述するように、空気マニホールド５４から空気が流入するとともに、空気マニホールド５４内で、噴射流入手段であるノズル５５から噴射された水が同時に流入する。このノズルは、水を液滴の状態で、燃料電池スタック１００に供給する。導入口４３から流入した空気と液滴状の水は、潜熱冷却により集電部材３、４を冷却する。また、燃料電池スタック１００の底面には、図６に示されている導入口４３に対向する位置に、多数の導出口４４が開口し、この導出口４４から空気と、噴射供給された水が流出する。即ち、導入口４３は、燃料電池スタック１００の上面に、縦横に多数開口し、同様に、導出口４４は、燃料電池スタック１００の底面に、縦横に多数開口することとなる。
【００２８】
次に、図１に示されている燃料電池システムの構成について説明する。燃料供給系１０の構成について説明する。燃料ガスボンベである高圧ガスタンクである水素貯蔵タンク１１には、燃料ガス供給流路２０１Ａ、２０１Ｂを介して燃料電池スタック１００のガス取入口に接続されている。燃料ガス供給流路２０１Ａには、水素元バルブ１８、一次圧センサＳ０、レギュレータ１９、二次圧センサＳ１、第１ガス供給弁２０及び水素調圧弁２１、第２ガス供給弁２２、三次圧センサＳ２が順に設けられ、この燃料ガス供給流路２０１Ａは、燃料ガス供給流路２０１Ｂの一端に接続している。燃料ガス供給流路２０１Ｂの他端は、燃料電池スタック１００の上記ガス取入口２０１ＢのＩＮに接続されている。燃料電池スタック１００のガス排出口には、ガス排出流路２０２の一端が接続され、その他端は、燃料ガス供給流路２０１Ｂに接続され、燃料ガスの循環路が構成される。ガス排出流路２０２には、燃料電池スタック１００のガス排出口側から順に、トラップ２４、循環ポンプ２５、循環電磁弁２６が配置されている。トラップ２４には、水レベルセンサＳ１０が取り付けられ、さらに、ガス導出路２０３の一端が接続されている。ガス導出路２０３の他端は、空気ダクト１２４に接続されている。ガス導出路２０３には、排気電磁弁２７が設けられている。
【００２９】
次に空気供給系１２について説明する。空気供給系１２は、空気導入路１２３と、空気マニホールド５４と、空気排出路である空気ダクト１２４とを備えている。空気導入路１２３には、フィルタ１２１、空気ファン１２２、空気マニホールド５４の順で流入方向に沿って設けられている。  
空気導入路１２３の先端に接続されている空気ファン１２２の吸引口には、エアフィルタ１２１が設けられ、吸引時に、粉塵等のゴミが除去される。空気ファン１２２は、回転翼（インペラー）を回転させることにより、送風する遠心ブロアであり、回転翼を回転させるためのモータＭが、回転翼の回転軸に接続されている。
【００３０】
空気導入路１２３の下流側には、空気マニホールド５４内の直前位置に、冷却水を空気導入路１２３内へ向けて噴射するノズル５５が設けられている。このノズル５５は、空気マニホールド５４内に設けられていてもよい。空気マニホールド５４は、燃料電池スタック１００の導入口４３に空気を分割して流入させる。
【００３１】
ところで、燃料電池スタック１００は、ケーシング１０１内に収容され、ケーシング１０１の蓋体１０２には、上記空気マニホールド５４が一体として設けられている。また、ケーシング１０１の下側には、冷却水回収手段としてのトレー５３Ａが装着されている。トレー５３Ａは、燃料電池スタック１００の導出口４４の下側に位置し、全ての導出口４４から滴下する水を受けられる十分な面積を有している。トレー５３Ａには、空気ダクト１２４の一端が接続され、トレー５３Ａの上部は、複数の導出口４４から排出される排気を合流させて空気ダクト１２４へ送る排気マニホールドとして機能する。また、トレー５３Ａは、導出口４４から落下する水を受けて、これを貯留する作用を有し、排出口５３５Ａから貯留した水を排出する。このトレー５３Ａは、冷却水の循環路の一部を構成し、後述するように、浄化部５３４Ａを底面に備えている。トレー５３Ａは、既述の通り、水を貯留する作用を有するので、水タンク５３を省略し、トレー５３Ａを水タンクとして用いてもよい。
【００３２】
空気ダクト１２４は、導出口４４から流出した空気を、凝縮器５１を介して外部へ導流する。空気ダクト１２４の終端部には、ファンが取り付けられた凝縮器５１が設けられ、続いてフィルタ１２５が接続されている。凝縮器５１は、空気から水分を取り出す。また、ノズル５５から供給された水の内、燃料電池スタック１００内で蒸発した水分も、ここで回収される。空気ダクト１２４には、排気温度センサＳ９が設けられ、燃料電池スタック１００内の温度が間接的に検出される。
【００３３】
次に、水供給系について説明する。水供給系５０は、貯水手段としての水タンク５３と、凝縮器５１で回収した水を回収ポンプ６２へ導く導水路５７１と、トレー５３Ａで回収された水を回収ポンプ６２へ導く導水路５７２と、回収された水を水タンク５３へ供給する回収ポンプ６２と、回収ポンプ６２から排出する水を水タンク５３へ導く導水路５７０と、水タンク５３の水をノズル５５へ導く給水路５６とを有する。導水路５７２の一端は、トレー５３Ａの排出口５３５Ａに接続されている。
【００３４】
給水路５６には、フィルタ６４、ノズル５５へ冷却水を供給する供給ポンプ６１、イオン交換樹脂６３が順に設けられている。水タンク５３には、水温センサＳ５と、貯水量検出手段であるタンク水位センサＳ７が設けられている。給水路５６と給水ポンプ６１によって導水手段が構成される。また、空気流路４０によって冷却水通路が構成される。給水路５６、給水ポンプ６１、ノズル５５によって、冷却手段が構成される。
【００３５】
図８は、水タンク５３の内部の構成を示す模式図である。水タンク５３は、箱状に構成された容器５３０と、容器５３０の上部開口を覆う蓋体５３２とを備えている。容器５３０内には、冷却水が蓄えられ貯留空間５３１が設けられ、該貯留空間５３１には、導水路５７０と、給水路５６との各端部が接続され、導水路５７０からは、回収された冷却水が供給され、また、蓄えられている水は、給水路５６へ流出する。
【００３６】
貯留空間５３１の内側の面（内側側面５３１ｓと底面５３１ｂを含む面）の表面には、光触媒層が設けられており、この光触媒層によって浄化部５３４が構成される。浄化部５３４は、貯留空間５３１内において、少なくとも水が接触する面に設けられる。ここで、光触媒とは、紫外線をうけることで、光触媒の表面に活性酸素を発生させ、細菌などの有害物質を酸化分解する作用を有する触媒のことである。この光触媒としては、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステンなどが挙げられる。  
光触媒層は、例えば、ＴｉＯ２を混入させた塗料を、内側面に塗布する、又はＴｉＯ２を混入した塗料がコーティングされたフィルムを内側面に貼る、などによって生成することができる。この他、公知の手段により光触媒層が構成される。
【００３７】
一方、貯留空間５３１内には、蓋体５３２の下面に設けられた複数仕切り部材５３３が挿入されており、各仕切り部材５３３の全表面にも、光触媒層からなる浄化部５３４が設けられている。仕切り部材５３３の下端は、貯留空間５３１の底面５３１ｂに接触することはなく、貯留空間５３１の水の流通は担保されている。  
各仕切り部材５３３の間には、光ファイバー束６６０が挿入されている。光ファイバー束６６０を構成する光ファイバー６６１の一端は、外光を取り入れる光導入部、他端は導かれた光を光ファイバーの外側に照射する光導出部となっている。
【００３８】
光ファイバー６６には、光導出部６６１Ｌが、貯留空間５３１の底部５３１ｂ付近に位置する光ファイバー６６Ｌと、光導出部６６１Ｓが貯留空間５３１の中央部分に位置する光ファイバー６６Ｓとがあり、各光導出部６６１Ｌ、６６１Ｓは、光ファイバー束６６０の軸線を中心として放射状に、外側へ向けて設置されており、貯留空間５３１の内側面全体に均一に外光が当たるように構成されている。光導出部は、貯留空間５３１の下部と中部に配置する構成となっているが、これに加えて、上部にも配置されていてもよい。さらには、貯留空間５３１の深さ方向の距離を等分し、等間隔で複数の光導出部を配置してもよい。このような構成とすることによって、より一層外光が、浄化部５３４に均一に照射され、浄化性能が一層向上する。
【００３９】
光ファイバー束６６０は、ゴム等の弾性材料で構成された保持部材６７によって、複数の光ファイバー６６を分離しないように束ねた状態で保持されることによって構成される。そして、保持部材６７が、蓋体５３２に形成された孔に装着されることで、光ファイバー束６６０が、水タンク５３に装着される。  
光ファイバー束６６０は、仕切り部材５３３の間で、等間隔で複数設けられ、広範囲に均一な光が照射できるように構成されている。浄化部５３４を表面に形成した仕切り部材５３３を縦横に設置し、仕切り部材５３３で仕切られた升目毎に光ファイバー束６６０を設けた構造としてもよい。
【００４０】
また、仕切り部材５３３を板材とせず、網状の部材とし、網を構成する線材の表面に光触媒をコーティングした構成としてもよい。この場合には、仕切り部材が網状であるため、水の流通を妨げない。これにより、浄化部５３４に接触して浄化された水と、接触していない水との置換が容易となり、浄化効率が向上する。上記光ファイバーによって、光照射手段が構成される。  
水タンク５３内で浄化された水は、ポンプ６１によって、イオン交換樹脂ユニット６３へ送られ、光触媒によっては取り除けない陰イオンを除去する。
【００４１】
なお、空気流路４０の内壁に施される親水性処理として、酸化チタンを用いた場合には、空気流路４０内へ光ファイバーを導入し、光導出部から空気流路４０の内壁へ光を照射することにより、浄化作用を発揮させることも可能である。このように、導水路５７０、５７１、５７２や給水路５６など冷却水が循環する経路の内壁に光触媒層を設け、光ファイバーにより導かれた光を照射する構成すれば、さらに浄化効率が向上する。光ファイバーは、細く、ある程度変形が可能であるため、システムの細部へ配線することが可能で、任意の場所を浄化部とすることができる。  
上記水タンク５３の他、後述するように、燃料電池スタック１００の下側に設けられた水回収用のトレー５３Ａにおいても、水を浄化することができる。図９はトレー５３Ａの全体平面図、図１０は、同じく断面側面図である。
【００４２】
図１０に示されているように、トレー５３Ａの底面には、光触媒層からなる浄化部５３４Ａが、全面に渡って設けられている。また、ケーシング１０１の側壁には、孔が形成され、保持部材６７に保持された光ファイバー束６６０が、トレー５３Ａの一端部から内側へ導かれている。光ファイバー束６６０は、等間隔に３つ設けられ、底面の全面に均一に光が導かれるように構成されている。
【００４３】
光ファイバー束６６０は、先端の光導出部６６１がトレー５３Ａの奥まで達している光ファイバー６６Ｌ、トレー５３Ａの手前に位置する光ファイバー６６Ｓ、中程に位置する光ファイバー６６Ｍとを備えており、各光導出部６６１Ｌ、６６１Ｍ、６６１Ｓは、浄化部５３４Ａの近傍に位置している。
【００４４】
光ファイバー６６は細いため、燃料電池スタック１００から排出される排気の妨げにならないため、空気の流通する流路を横断させて配置することも可能である。  
以上説明したように、水タンク５３、給水路５６、給水ポンプ６１、ノズル５５、燃料電池スタック１００の空気流路４０、トレー５３Ａ、導水路５７０、５７２、回収ポンプ６２によって、冷却水の循環路が構成される。
【００４５】
次に負荷系７について説明する。燃料電池スタック１００には、負荷系７が接続されており、燃料電池スタック１００で出力される電力は、この負荷系７に供給される。燃料電池スタック１００の電極は、配線７１を介してインバータ７３に接続され、インバータ７３からモータなどの負荷に電力が供給される。インバータ７３には、スイッチ手段であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor／絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）７５を介して補助電源７６が接続されている。補助電源７６は、例えば、バッテリ、キャパシタなどで構成することができる。
【００４６】
この負荷系７には、燃料電池スタック１００の出力電圧を検出する電圧センサＳ４と、同じく出力電流を検出する電流センサＳ３が設けられている。
【００４７】
燃料電池システム１の制御系は、各センサＳ０〜Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１０の検出値が入力され、レギュレータ１９、各電磁弁１８〜１９２０、２２、２７、各ポンプ２５、６１、６２、ファン１２２、インバータ７３、ＩＧＢＴ７５を制御する制御装置（ＥＣＵ）を備えている。この制御装置には、図示しないイグニッションスイッチが接続され、車両を駆動させる駆動モータの駆動や停止の指示信号が入力される。
【００４８】
図１１は、上記のように構成された燃料電池システム１が搭載される、車両１６１を示す全体側面図である。燃料電池スタック１００は、車両１６１の運転座席下部に配置される。  
車両１６１は、駆動部１６２、車室１６３、前車輪Ｗ１、後車輪Ｗ２を備えている。駆動部１６２には、上記インバータ７３から駆動電源が供給されるモータが配設され、モータを駆動することによって、車輪Ｗ１を駆動輪として回転させることができる。そして、燃料電池システム１は、車室１６３の図示されない床の直下の前車輪Ｗ１と後車輪Ｗ２との間に、水平に配設される。
【００４９】
上記トレー５３Ａに導入される光ファイバー束６６０は、車両１６１内に配線され、光導出部６６１の反対側の端部である光導入部６６２を、車両１６１の表面に露出させている。光導入部６６２は、外光である太陽光を取り入れるために、上方へ向けて光ファイバー６６の端面が臨むように配置されていることが好ましい。或は、より強い光を導入するために、凸レンズや、凹面鏡などの集光手段を利用して、光導入部６６２に光を集めてもよい。このような構成とすることによって、光導出部６６１から照射される光が強くなり、浄化能力が向上する。  
図１１は、トレー５３Ａに導光する光ファイバー束６６０の配線を示すが、水タンク５３へ導光する光ファイバー束６６０についても、同様に光導入部は、車両１６１の車体表面において、外側に臨む位置に設けられる。
【００５０】
図１２および図１３は、水タンク５３の他の構成例を示す側面断面図である。図１２に示されている水タンク５３Ｂは、箱状に構成された容器５３０Ｂと、容器５３０Ｂの上部開口を覆う蓋体５３２Ｂとを備えている。容器５３０Ｂ内には、冷却水が蓄えられ貯留空間５３１Ｂが設けられている。この貯留空間５３１Ｂに接続される導水路５７０と、給水路５６は、図８に示されている第１の実施形態の水タンク５３と同様であるので、説明を省略する。
【００５１】
貯留空間５３１Ｂ内には、光照射手段である発光手段ＬＳが配置されている。発光手段ＬＳは、光源としての冷陰極管ＬＳ１と、冷陰極管ＬＳ１を収容する光源収容体ＬＧとを有している。光源収容体ＬＧは、冷陰極管ＬＳ１から放たれる紫外線を透過可能な材料で構成され、例えば、石英ガラスなどのガラス、或はポリカーボネート等の樹脂で構成することができる。冷陰極管ＬＳ１は、車両内の電源回路から電力が供給されて発光し、紫外線を放つ。
【００５２】
光源収容体ＬＧは、横断面形状が円形の環状に形成され、冷却水が内側に浸入しないように液密に構成されている。光源収容体ＬＧは、光源収容体ＬＧの中心に配置され、横断面が円弧状に枠曲した側面から等距離に位置するように配置されている。このような配置位置することで、光源収容体ＬＧの側壁に均等に、冷陰極管ＬＳ１から放たれる紫外線が均等に照射される。
【００５３】
このように形成された発光手段ＬＳは、光源収容体ＬＧの周囲に外装された保持部材６７Ｂを介して蓋体５３２Ｂに支持されている。保持部材６７Ｂの構成は、第１実施形態の保持部材６７と同様である。
【００５４】
発光手段ＬＳは、貯留空間５３１Ｂ内において、貯留されている冷却水中に挿入され、貯留空間５３１Ｂ内に位置する光源収容体ＬＧの外側壁には、光触媒層が設けられており、この光触媒層によって浄化部ＬＳ２が構成される。浄化部ＬＳ２は、貯留空間５３１Ｂ内において、少なくとも水が接触する部分に設けられる。光触媒の構成については、第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５５】
以上のような発光手段ＬＳにおいて、冷陰極管ＬＳ１を発光させることにより、紫外線が光源収容体ＬＧの外側の浄化部ＬＳ２に到達し、水と接触する浄化部ＬＳ２において、水の浄化作用が発揮される。  
発光手段ＬＳは、蓋体５３２Ｂに設けられていなくてもよく、水タンク５３Ｂの底面部や側面に支持されていてもよい。
【００５６】
図１２で説明した構成例の他、導水路５７０や給水路５６を構成する配管を透明な材料で構成し、水の流通する管内の内壁に光触媒層からなる浄化部を設け、外側から、冷陰極管やブラックライト灯からなる紫外線光源を設け、配管内で浄化する構成とすることもできる。また、光源としては、第１の実施形態と同様に、光ファイバーを用いて、外部の太陽光を浄化部に導く構成としてもよい。
【００５７】
図１３に示されている水タンク５３Ｃは、箱状に構成された容器５３０Ｃと、容器５３０Ｃの上部開口を覆う蓋体５３２Ｃとを備えている。容器５３０Ｃ内には、冷却水が蓄えられ貯留空間５３１Ｃが設けられている。この貯留空間５３１Ｃに接続される導水路５７０と、給水路５６は、図８に示されている第１の実施形態の水タンク５３と同様であるので、説明を省略する。
【００５８】
蓋体５３２Ｃの内側（貯留空間５３１Ｃ側）には、光照射手段である発光手段ＢＬ０が設けられている。発光手段ＢＬ０は、ブラックライト灯ＢＬ１と、ブラックライト灯ＢＬ１を内側に収容する光源収容体ＢＬ２とを備えている。ブラックライト灯ＢＬ１は、電源回路から電力の供給を受けて発光する。電源を供給するための配線は、保持部材６７Ｃを介して蓋体５３２Ｃを挿通し、これに保持されている。
【００５９】
光源収容体ＢＬ２は、紫外線を透過可能な材料で構成され、例えば、例えば、石英ガラスなどのガラス、或はポリカーボネート等の樹脂で構成することができる。一方、貯留空間５３１Ｃの内壁には、光触媒層が設けられており、この光触媒層によって浄化部５３４Ｃが構成される。浄化部５３４Ｃは、貯留空間５３１Ｃ内において、少なくとも水が接触する部分に設けられる。光触媒の構成については、第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６０】
以上のように構成された構成において、ブラックライト灯ＢＬ１を点灯させると、ブラックライト（紫外線）が、浄化部５３４Ｃに照射され、ブラックライト（紫外線）が、照射された浄化部５３４Ｃの、水接触部分において、水の浄化が行われる。  
上記図１２及び図１３で記載した発光手段に光ファイバーの光導入部を対向させ、発光手段からの紫外線を含む光を、他の浄化部を設けた位置（給水路５６や導水路５７０等）へ導光する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の燃料電池システム１を示すブロック図である。
【図２】燃料電池用セパレータを示す全体正面図である。
【図３】燃料電池セパレータで構成された燃料電池スタックの部分断面平面図（Ａ‐Ａ断面図）である。
【図４】燃料電池セパレータの全体背面図である。
【図５】単位セルの構成を示す拡大側面断面図である。
【図６】燃料電池スタックの上面の構成を示す部分平面図である。
【図７】空気供給系の構成を示す全体側面図である。
【図８】水タンクの構成を示す断面側面図である。
【図９】トレーの構成を示す全体平面図である。
【図１０】トレーの構成を示す断面側面図である。
【図１１】燃料電池スタックが搭載された車両の全体側面図である。
【図１２】水タンクの他の構成を示す全体断面側面図である。
【図１３】水タンクの他の構成を示す全体断面側面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１      燃料電池システム
１００  燃料電池スタック
１２３    空気導入路
５３    水タンク
５３Ａ    トレー
５４      空気マニホールド
５５      ノズル
６１      供給ポンプ
６６      光ファイバー
６６０    光ファイバー束
５３４    浄化部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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